makalah kation
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 makalah kation
1/52
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kegunaan air dalam proses industri sangat banyak sekali, selain sebagai air baku
pada industri air minum dan pemutar turbin pada pembangkit tenaga listrik, juga
sebagai alat bantu utama dalam kerja pada proses proses industri. Selain itu juga
air digunakan sebagai sarana pembersihan ( cleaning ) baik itu pembersihan area atau
alat alat produksi yang tidak memerlukan air dengan perlakuan khusus atau
cleaning dengan menggunakan air dengan kualitas dan prasyarat tertentu yang
membutuhkan sterilisasi dan ketelitian yang tinggi. Air juga berperan sebagai media
yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses yaitu dalam
bentuk steam.
Boiler adalah tungku dalam berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan untuk
menghasilkan uap lewat penguapan air untuk dipakai pada pembangkit tenaga listrik
lewat turbin, proses kimia, dan pemanasan dalam produksi. Didalam boiler, airdididihkan sampai menjadi steam, maka volumnnya akan meningkat sampai 1600
kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak,
sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat
baik.
Air baku yang digunakan untuk menghasilkan steam ini harus murni dan tidak
mengandung garam-garam kalsium dan magnesium (air sadah). Air yang
mengandung garam-garam ini dapat mengganggu sistem kerja boiler.Garam-garam
ini biasanya berupa garam bikarbonat, klorida, sulfat, dan nitrat.Kalsium sulfat,
karbonat, dan silikat dapat membentuk kerak yang mempunyai konduktivitas termal
rendah di dalam boiler.Magnesium silikat dan kalsium karbonat juga dapat
menghambat perpindahan kalor di dalam boiler. Akibat dari kualitas air baku yang
-
7/27/2019 makalah kation
2/52
buruk, dapat menyebabkan masalah seperti korosi, pembentukan kerak, kontaminasi
uap, deposit dan keretakan oleh basa.
Kerugian yang ditimbulkan dari masalah ini yaitu dapat menghambat
perpindahan panas karena kerak yang terbentuk pada permukaan boiler akan
menghalangi transfer panas sehingga pemanasan jadi tidak efisien. Hal ini dapat juga
menyebabkan kelebihan panas pada logam dan mempercepat korosi.Pembusaan pada
air boiler dapat terjadi pada permukaan air dan menyebabkan pencemaran uap yang
disebabkan oleh garam-garam dalam sistem uap.
1.2Perumusan Masalah
Pengolahan air boiler yang tidak memenuhi spesifikasi dapat mengakibatkan
beberap masalah seperti korosi, pembentukan kerak dan keretakan oleh basa.
Pembetukan kerak biasanya terjadi pada air yang mengandung kesadahan tinggi
yaitu air yang mengandung unsur Mg dan Ca. Salah satu cara penghilangan
kesadahan dalam air adalah dengan cara ion exchange. Oleh karena itu, bagaimana
mekanisme reaksi pengolahan air dengan cara ion exchange terutama kation
exchange.
1.3
Tujuan1. Untuk mengetahui mekanisme pengolahan air dengan cara kation exchange
2. Untuk mengetahui jenis-jenis resin yang digunakan dalam kation exchange
3. Untuk mengetahui pengolahan air dengan cara kation exchange pada industry
1.4Manfaat
Dengan kurangnya kesadahan dalam air proses pada industry maka pembentukan
kerak pada ketel semakin minimal, sehingga kerusakan alat pada industry tersebut
akan semakin kurang.
-
7/27/2019 makalah kation
3/52
BAB II
TINAJUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Air
Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang sangat penting bagi kehidupan
manusia, baik untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari maupun untuk
kepentingan lainnya seperti pertanian dan indutri.Oleh karena itu keberadaan air
dalam masyarakat perlu dipelihara dan dilestarikan bagi kelangsungan kehidupan.Air
tidak dapat dipisahkan dengan kehidupan, tanpa air tidaklah mungkin ada kehidupan.
Semua orang tahu betul akan pentingnya air sebagai sumber kehidupan. Namun,
tidak semua orang berpikir dan bertindak secara bijak dalam menggunakan air
dengan segala permasalahan yang mengitarinya.Malah ironisnya, suatu kelompok
masyarakat begitu sulit mendapatkan air bersih, sedangkan segelintir kelompok
masyarakat lainnya dengan mudahnya menghambur-hamburkan air.
Kebutuhan akan pentingnya air tidak diimbangi dengan kesadaran untuk
melestarikan air, sehingga banyak sumber air yang tercemar oleh perbuatan manusia
itu sendiri. Ketidak bertanggung jawaban mereka membuat air menjadi kotor, seperti
membuang sampah ke tepian sungai sehingga aliran sungai menjadi mampet dan
akhirnya timbul banjir jika hujan turun, membuang limbah pabrik ke sungai yang
mengkibatkan air itu menjadi tercemar oleh bahan-bahan berbahaya, dan lain
sebagainya. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan air yang telah tercemar hingga
layak digunakan untuk aktivitas sehari-hari.
2.1.1 Sifat Umum AirAir memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia
yang lain. Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut :
-
7/27/2019 makalah kation
4/52
1. Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 00C (32
0F)100
0C,
air berwujud cair. Suhu 00C merupakan titik beku dan suhu 100
0C
merupakan titik didih.
2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat
sebagai penyimpan panas yang sangat baik.
3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan
(evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini
memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Sebaliknya, proses
perubahan uap air menjadi cairan (kondensasi) melepaskan energi panas
yang besar.
4. Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis
senyawa kimia. Sifat ini memungkinkan air digunakan sebagai pencuci
yang baik dan pengencer bahan pencemar (polutan) yang masuk ke badan
air.
5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Tegangan permukaan
yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan
secara baik (higher wetting ability).
6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika
membeku. Pada saat membeku, air merenggang sehinga es memiliki nilai
densitas (massa/volume) yang lebih rendah dari pada air (Effendi, 2003).
2.1.2 Sumber-Sumber Air
Air yang berada di permukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai
sumber.Berdasarkan letak sumbernya, air dapat dibagi menjadi air angkasa (hujan),
air permukaan, dan air tanah.1. Air Angkasa (Hujan)
Air Angkasa atau air hujan merupakan sumber utama air di bumi. Walau pada
saat resipitasi merupakan air yang paling bersih, air tersebut cendrung mengalami
pencemaran ketika berada di atmosfer.Pencemaran yang berlangsung di atmosfer itu
-
7/27/2019 makalah kation
5/52
dapat disebabkan oleh partikel debu,mikroorganisme, dan gas, misalnya,
karbondioksida, nitrogen, dan amonia.
2. Air Permukaan
Air permukaan yang meliputi badan-badan air seperti sungai, danau, telaga,
waduk, rawa, terjun, dan laut, sebagian besar berasal dari air hujan yang jatuh ke
permukaan bumi. Air hujan tersebut kemudian akan mengalami pencemaran baik
oleh tanah, sampah, maupun lainnya.
3. Air Tanah
Air tanah (Ground water) berasal dari air hujan yang jatuh ke permukaan bumi
yang kemudian mengalami perkolasi atau penyerapan ke dalam tanah dan
mengalami proses filtrasi secara ilmiah. Proses-proses yang telah dialami air hujan
tersebut, di dalam perjalanannya ke bawah tanah, membuat air tanah menjadi lebih
baik dan lebih murni dibandingkan air permukaan (Chandra, 2006).
2.1.3 Pembagian Air
Pembagian air berdasarkan analisis
a. Air kotor/air tercemar
Air yang bercampur dengan satu atau berbagai campuran hasil buangan disebut
air tercemar/air kotor. Sumber air kotor/ air tercemarMenurut lokasi pencemaran
maka air tercemar ini digolongkan dalam 2 lokasi yaitu:
Air tercemar di pedesaan. Sumber pencemar adalah hasil sampah rumah
tangga, hasil kotoran hewan, hasil industri kecil.
Air tercemar perkotaan bersumber dari hasil sampah rumah tangga, pusat
perbelanjaan, industri kecil, industri besar, hotel, restaurant, tempat
keramaian.
-
7/27/2019 makalah kation
6/52
b. Air bersih
Air bersih adalah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia, namun
bakteriologi belum terpenuhi.Air bersih ini diperoleh dari sumur gali, sumur bor, air
hujan, air dari sumber mata air. Pemanfaatan air bersihSecara umum dapat di
katakan penggunaan air bersih sebagai berikut :
Akan diolah menjadi air siap minum
Untuk keperluan keluarga (cuci, mandi)
Sarana pariwisata (air terjun)
Pada industri (sarana pendingin)
Sebagai alat pelarut (dalam bidang farmasi/kedokteran)
Pelarut obat-obatan dan infus Sebagai sarana irigasi
Sebagai sarana peternakan
Sebagai sarana olahraga (kolam renang)
c. Air siap diminum/air minum
Air siap diminum/air minum ialah air yang sudah terpenuhi syarat fisik, kimia,
bakteriologi serta level kontaminasi (LKM) (Maximum Contaminant Level).Level
kontaminasi maksimum meliputi sejumlah zat kimia, kekeruhan dan bakteri coliform
yang diperkenankan dalam batas-batas aman, lebih jelas lagi bahwa air siap
minum/air minum yang berkualitas harus terpenuhi syarat, sebagai berikut :
Harus jernih, transparan dan tidak bewarna
Tidak dicemari bahan organik maupun bahan anorganik
Tidak berbau, tidak berasa, kesan enak bila diminum
Mengandung mineral yang cukup sesuai dengan standard
Bebas kuman/LKM coliform dalam batas aman (Gabriel, 2001).
Pembagian air berdasarkan kelasMenurut peruntukannya, air pada sumber air
dapat dikategorikan menjadi empat golongan yaitu :
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara
langsung, tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum.
-
7/27/2019 makalah kation
7/52
3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan
peternakan.
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian,
usaha di perkotaan, industri, dan pembangkit listrik tenaga air.
2.2 Definisi Air Limbah
Pengertian air limbah menurut Tchobanoglous dan Eliassen
(Soeparman.Suparmin, 12) adalah gabungan cairan dan sampah yang terbawa dari
tempat tinggal, kantor, bangunan perdaganan, industri serta air tanah, air permukaan,
dan air hujan yang mungkin ada. Air limbah pada umumnya mengandung air, bahan
padat, dan mikroorganisme. Keberadaan mikroorganisme dalam kandungan air
limbah dapat membantu terjadinya proses pengolahan sendiri air limbah (self
purification)
Batasan yang banyak dikemukakan mengenai air limbah umumnya meliputi
komposisi serta sumber darimana air limbah tersebut berasal. Misalnya air limbah
rumah tangga, air limbah industri, air limbah rumah sakit dan lain-lain. Setiap jenis
air limbah memiliki karakteristik masing-masing. Sehingga dalam upaya
pengolahannya, setiap jenis air limbah memerlukan perlakuan yang berbeda.
Sesuai dengan sumber asalnya, maka air limbah mempunyai komposisi yang
sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat.
-
7/27/2019 makalah kation
8/52
Gambar 2.1. Skema pengelompokkan bahan yang terkandung di dalam air
limbah
2.2.1 Minyak dan Lemak
Minyak dan lemak yang mencemari air sering dimasukkan kedalam kelompok
padatan, yaitu padatan yang mengapung di atas permukaan air. Minyak yang
terdapat didalam air dapat berasal dari berbagai sumber diantaranya karena
pembersihan dan pencucian kapal-kapal di laut, adanya pengeboran minyak di dekat
laut atau ditengah laut, terjadinya kebocoran kapal pengangkut minyak, dan sumber-
sumber lainnya misalnya dari buangan pabrik,seperti pabrik kelapa sawit dan pabrik
industri lainnya.Minyak tidak larut di dalam air, oleh karena itu jika air tercemar
oleh minyak maka minyak tersebut akan tetap mengapung, kecuali jika terdampar ke
pantai atau tanah disekeliling sungai. Tetapi ternyata tidak demikian halnya.Semua
jenis minyak mengandung senyawa-senyawa volatile yang segera dapat menguap.
Ternyata setelah beberapa hari sebanyak 25% dari volume minyak akan hilang
karena menguap. Sisa minyak yang tidak menguap akan mengalami emulsifikasi
yang mengakibatkan air dan minyak dapat bercampur.Ada dua macam emulsi yang
terbentuk antara minyak dengan air, yaitu emulsi minyak dalam air dan emulsi air
dalam minyak. Sebagian besar emulsi minyak tersebut kemudian akan mengalami
-
7/27/2019 makalah kation
9/52
degradasi melalui fotooksidasi spontan dan oksidasi oleh mikroorganisme.
Mikroorganisme merupakan organisme yang paling berperan dalam dekomposisi
minyak di laut.
Pencemaran air oleh minyak sangat merugikan karena dapat menimbulkan
halhal sebagai berikut :
1. Adanya minyak menyebabkan penetrasi sinar ke dalam air berkurang.
Ternyata intensitas sinar sedalam 2 meter dari permukaan air yang
mengandung minyak adalah 90% lebih rendah daripada intensitas sinar pada
kedalaman yang sama di dalam air bening.
2. Konsentrasi oksigen terlarut menurun dengan adanya minyak karena lapisan
film minyak menghambat pengambilan oksigen oleh air.
3. Adanya lapisaan minyak pada permukaan air akan mengganggu kehidupan
burung air karena burung-burung yang berenang dan menyelam bulu-
bulunya akan ditutupi oleh minyak sehingga menjadi lekat satu sama lain,
akibatnya kemampuannya untuk terbang juga menurun.
4. Penetrasi sinar dan oksigen yang menurun dengan adanya minyak dapat
mengganggu kehidupan tanaman-tanaman laut, termasuk ganggang dan
liken.Beberapa komponen yang menyusun minyak juga diketahui bersifat
racun terhadap berbagai hewan maupun manusia, tergantung dari struktur
dan berat molekulnya.(Fardiaz, S,1992)
2.3 Sifat-sifat Air Limbah
2.3.1 Sifat Fisika
1. Kandungan zat padat (total suspended solid)
Umumnya air limbah mengandung bahan terendap yang cukup tinggi apabila diukurdari padatan terlarut dan padatan tersuspensi.Air dikatakan keruh jika air tersebut
mengandung bagitu banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna
atau rupa yang berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini
antara lain yaitu : tanah liat, lumpur, bahan-bahan organik dan partikel-partikel kecil
-
7/27/2019 makalah kation
10/52
yang tersuspensi lainnya. Kekeruhan biasanya disebabkan karena butiran halus yang
melayang.
2. Bau
Air limbah yang mengalami proses degradasi akan menghasilkan bau. Hal ini
disebabkan karena adanya zat organik terurai secara tak sempurna dalam air
limbah.Selain itu juga bau timbul karena adanya aktifitas mikroorganisme yang
menguraikan zat organik atau reaksi kimia yang terjadi dan menghasilkan gas
tertentu.Bau biasanya timbul pada limbah yang sudah lama, tetapi juga ada yang muncul
pada limbah baru.Hal ini dikarenakan sumber pencemar yang berbeda. Senyawa-
senyawa yang menghasilkan bau antara lain : NH3
dan Hidrogen Sulfida (H2
S).
3. Warna
Zat terlarut dalam air limbah dapat menimbulkan warna air limbah.Berdasarkan
sifat-sifat penyebabnya, warna dalam air dibagi menjadi2 jenis, yaitu warna sejati dan
warna semu.Warna sejati disebabkan oleh koloida-koloida organik atau zat-zat
terlarut.Sedang warna semu disebabkan oleh suspensi partikel-partikel penyebab
kekeruhan.Warna juga merupakan ciri kualitatif untuk mengkaji kondisi umum air
limbah.Jika coklat, umur air kurang dari 6 jam.Warna abu-abu muda sampai abu-abu
setengah tua tandanya air sedang mengalami pembusukan oleh bakteri.Jika abu-abu tua
hingga hitam berarti sudah busuk akibat bakteri. Air yang berwarna dalam batas tertentu
akan mengurangi segi estetika dan tidak dapat diterima oleh masyarakat.
4. Temperatur
Proses kegiatan sumber limbah padat menyebabkan air buangan menjadi hangan,
sehingga air limbah umumnya memiliki suhu yang lebih tinggi dibanding dengan suhu
air bersih. Suhu dari air limbah sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi kimia dan
tata kehidupan dalam air. Proses pembusukan terjadi pada suhu tinggi serta tingkat
oksidasi yang juga lebih besar. Pengukuran suhu penting karena pada umumnya instalasi
pengolah air limbah meliputi proses biologis yang bergantung suhu.
5. Kekeruhan
-
7/27/2019 makalah kation
11/52
Kekeruhan air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organic
terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan industri
2.3.2 Sifat Kimia
Berdasarkan bahan yang terkandung didalamnya, sifat kimia air
limbahdigolongkan :
1. Senyawa Organik
Air Limbah pada umumnya mengandung senyawa organic 40% total
padatanyang tersusun dari unsur-unsur seperti: H,O,N,P dan S yang
bentuknyaberupa senyawa protein, karbohidrat, lemak, minyak, detergen dan
pestisida.
2. Senyawa Anorganik
Keberadaan komponen-komponen anorganik dalam air limbah perlu
mendapaperhatian dalam menempatkan kualitas air limbah sebagai bahan
buangan,karena keberadaan bahan-bahan organik ini tidak menutup kemungkinan
terkandung racun yang menambah beban dan potensi bahaya air limbah. Air yang
mengandung bahan kimia yang berbahaya dapat merugikan kehidupan manusia,
hewan dan binatang. Bahan organik terlarut dapat menghasilkan oksigen dalam air
serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada air. Selain itu akan lebih
berbahaya apabila bahan terlarut merupakan bahan yang beracun. Bahan kimia yang
penting dan berada dalam air pada umumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut
(Sugiharto, 23):
a. Senyawa Organik Kira-kira 75% suspended soil dan 40% filterable solid dalam
air buangan merupakan senyawa-senyawa organic. Senyawa organic tersebut
berasal dari kombinasi karbon, hidrogen, dan oksigen serta nitrogen dalam
berbagai senyawa. Urea sebagai kandungan bahan terbanyak, di dalam urin
merupakan bagian lain yang penting dalam bahan organik, sebab bahan ini
diuraikan secara cepat dan jarang didapati urea yang tidak terurai berada di
dalam air limbah. Semakin lama jumlah dan jenis bahan organik semakin
-
7/27/2019 makalah kation
12/52
banyak, hal ini akan mempersulit dalam pengelolaan air limbah sebab beberapa
zat tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme (Sugiharto, 25)
b.
Senyawa Anorganik
Beberapa komponen anorganik dari limbah dan air alami adalah sangatpenting
untuk peningkatan dan pengawasan kualitas air minum. Jumlah kandungan
bahan anorganik meningkat sejalan dan dipengaruhi oleh formasi geologi dari
asal air limbah berasal. Secara umum bahan anorganik yang ada dalam air
terbagi dalam tiga macam yaitu: bahan butiran, bahan garam-garam mineral dan
bahan metal. Selain itu akan lebih berbahaya apabila bahan kimia tersebut
merupakan bahan yang beracun. Bahan kimia yang penting yang ada di dalam
air pada umumnya meliputi bahan organik, kandungan gas klorida, sulfur,
deterjen, logam berat dan nitrogen.
2.3.3Sifat Biologis
Keberadaan mikroorganisme dalam air limbah dapat membantu
prosespengolahan sendiri (self purification). Namun bila mikroorganisme dalam air
limbah tidak sesuai dengan ketentuan yang ada, justru akan menimbulkan gangguan
bagi lingkungan. Berdasarkan kemampuan mikroorganisme untuk menimbulkan
gangguan terhadap lingkungan, maka mikroorganisme dikelompokkan menjadi 2(dua) golongan yaitu :
1. Mikroorganisme pathogen, seperti : bakteri coli, virus hepatitis, salmonella dan
lain-lainnya
2. Mikroorganisme non pathogen, seperti : protista dan algae.
-
7/27/2019 makalah kation
13/52
Berdasarkan beberapa karakteristik air buangan tersebut, maka pengolahan air
limbah dibagi atas:
Pengolahan air buangan secara fisik
Pengolahan air buangan secara kimiawi
Pengolahan air buangan secara biologis
Untuk sutu jenis air buangan tertentu ketiga metode pengolahan tersebut dapat
diaplikasikan secara terpisah atau secara kombinasi.
Baik tidaknya kualitas air secara biologis ditentukan oleh jumlah mkroorganisme
patogen dan nonpatogen. Mikroorganisme patogen bisa berwujud bakteri, virus atau
spora pembawa bibit penyakit. Sebaliknya yang nonpatogen, meskipun relatif tidak
berbahaya bagi kesehatan, kehadirannya akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak
enak. Pemeriksaan biologis di dalam air bertujuan untuk mengetahui apakah ada
mikroorganisme patogen berada di dalam air.
Kelompok mikroorganisme terpenting dalam air buangan ada tiga macam, yaitu
kelompok protista, tumbuh-tumbuhan, dan kelompok hewan, sedangkan kelompok
tumbuh-tumbuhan terdiri dari paku-pakuan dan lumut. Bakteri berperan penting
dalam air buangan, terutama pada proses biologis. Sedangkan protozoa dalam air
buangan berfungsi untuk mengontrol semua bakteri sehingga terjadi keseimbangan.
Alga sebagai penghasil oksigen pada proses fotositesis juga dapat mengurangi
nitrogen yang terdapat dalam air. Namun alga juga dapat menimbulkan gangguan
pada permukaai air karena kondisinya yang menguntungkan (sampai kedalaman 1
meter di bawah permukaan air) sehingga dapat tumbuh dengan cepat dan menutupi
permukaan air, sehingga sinar matahari tidak mampu menembus permukaan air.
2.4 Unsur dari sistem pengelolaan air limbah modern
Unsur-unsur dari suatu sistem pengelolaan air limbah yang modern terdiri dari:
1. Sumber air limbah
Sumber air limbah dari suatu daerah pemukiman seperti perumahan, bangunan
komersial dan industri.
2. Pemrosesan setempat
-
7/27/2019 makalah kation
14/52
Sarana untuk pengolahan pendahuluan atau penyamaan air limbah sebelum
masuk ke sistem pengumpul.
3.Pengumpul
Sarana untuk pengumpulan air limbah dari masing-masing sumber dalam daerah
pemukiman.
4. Penyaluran
Sarana untuk memompa dan mengangkut air limbah yang terkumpul ke tempat
pemrosesan dan pengolahan.
5. Pengolahan
Sarana pengolahan air limbah sebelum dibuang dari suatu daerah ke saluran
irigasi.
6. Pembuangan
Sarana pengolahan limpahan yang sudah diolah dan ampas padat yang didapat
dari pengolahan. Seperti dalam sistem penyaluran air bersih, dua faktor penting yang
harus diperhatikan dalam sistem pengolahan air limbah adalah jumlah dan mutu
(Tchobanoglous, 1991).
Air limbah yang harus dibuang dari suatu daerah pemukiman terdiri dari:
1. Air limbah rumah tangga
2. Air limbah industri
3. Air resapan/aliran masuk
4. Air hujan
Perkiraan besar air limbah kegiatan industri bervariasi menurut jenis dan ukuran
industri yang ada, pengawasan industri tersebut, jumlah air yang pemakaiannya
berulang, serta cara yang dipergunakan untuk pemrosesan setempat, bila ada
(Tchobanoglous, 1991). Berikut adalah diagram hubungan antara unsur-unsur
fungsional dari sistem pengelolaan
air limbah (Gambar 2.2).
-
7/27/2019 makalah kation
15/52
Gambar 2.2. Hubungan antara unsur-unsur fungsional dari sistem pengelolaan air
limbah (Tchobagonoglous,1991)
2.5 Metode Pengolahan Air Limbah
1. Klasifikasi dan penerapan metode pengolahan
Metode-metode yang dipergunakan untuk pengolahan air limbah, seperti yang
dipergunakan untuk pengolahan air bersih, dapat diklasifikasikan sebagai operasi satuan
-
7/27/2019 makalah kation
16/52
fisik dan proses-proses satuan kimiawi serta biologis. Kemungkinan gabungan proses
pengolahan yang dapat dipergunakan adalah tidak terbatas (Tchobanoglous,1991).
2. Analisis dan perencanaan metode pengolahan
Dua parameter muatan yang biasa dipergunakan dalam analisis dan perencanaan
operasi serta proses pengolahan air limbah adalah didasarkan pada massa-per-satuan
massa atau massa-per-satuan volume (Tchobanoglous,1991).
Bila proses-proses kimiawi dan biologis dipergunakan telah merupakan praktek yang
umum sekarang ini untuk menetapkan volume tangki yang dibutuhkan berdasarkan
analisis keseimbangan.Bahan dimana reaksi yang dipakai atau perpindahan kinetik yang
mempengaruhi proses tersebut dipertimbangkan.
Dua jenis reaktor (tangki) yang sekarang paling banyakdipergunakan untuk mengolah
air limbah dengan proses kimiawi danbiologis dikenal sebagai reaktor tangki
berpengaduk dengan alirantetap (Continuous Flow Stirred Tank Reactor = CFSTR) dan
reactor aliran gabus (Plug Flow Reactor = PFR).Pada CFSTR, air limbah yang masuk
segera ditebarkan karena isireaktor sepenuhnya tercampur, sedangkan konsentrasi suatu
bahankandungan dalam buangannya sama dengan yang ada dalam reactor
(Tchobanoglous,1991).
Pada PFR, aliran masuknya bergerak melalui reaktor sepertibergeraknya suatu gabus
melalui rangkain pipa yang panjang. Disamping itu, bila konsentrasi terjadi maka
konsentrasi akan berubah disepanjang reaktor. Dalam praktek, kebanyakan reaktor,
bagaimanapunjuga cara perencanaannya, akan berfungsi di antara kedua hal
tersebut(Tchobanoglous,1991). Gambar tangki berpengaduk dan reaktor alirangabus
dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut.
-
7/27/2019 makalah kation
17/52
Gambar 2.3Jenis reactor
2.6 . Identifikasi jaringan pengolahan
Jaringan pengolahan air limbah pada dasarnya dikelompokkan menjadi tiga
tahap yaitu pengolahan primer, pengolahan sekunder danpengolahan tersier ( Sunu,
2001). Pengertian dari ketiga pengolahantersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:
a. Pengolahan primer
-
7/27/2019 makalah kation
18/52
Pengolahan primer semata-mata mencakup pemisahan kerikil, lumpur, dan
penghilangan zat padat yang terapung(Sugiharto,1987). Hal ini biasa dilakukan
dengan penyaringandan pengendapan di kolam-kolam pengendapan. Buangan
daripengolahan primer biasanya akan mengandung bahan organic yang lumayan
banyak dan BOD-nya relatif tinggi.
c. Pengolahan sekunder
Pengolahan sekunder mencakup pengolahan lebih lanjutdari buangan pengolahan
primer. Hal ini menyangkutpembuangan bahan organik dan sisa-sisa bahan terapung
danbiasanya dilaksanakan dengan proses biologismempergunakan filter, aerasi,
kolam oksidasi dan cara-caralainnya (Tchobanoglous,1991). Buangan dari
pengolahansekunder biasanya mempunyai BOD yang kecil dan
mungkinmengandung beberapa mg/L oksigen terlarut.
d. Pengolahan lanjutan (tersier)
Pengolahan lanjutan dipergunakan untuk membuang bahan bahan terlarut dan
terapung yang masih tersisa setelah pengolahan biologis yang normal apabila
dibutuhkan untuk pemakaian air kembali atau untuk pengendalian etrofikasi di
air penerima (Tchobanoglous,1991).
Pemilihan seperangkat metode pengolahan tergantung pada berbagai faktor,
termasuk sarana pembuangan yang tersedia. Sebenarnya, perbedaan antara
pengolahan primer, sekunder dan tersier (lanjutan) hanyalah bersifat perjanjian,
karena kebanyakan metode pengolahan air limbah modern mencakup proses-
proses fisik, kimiawi, dan biologis dalam operasi yang sama.
2.7 Metode-metode pengolahan fisik
Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadapair buangan,
diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besardan yang mudah
mengendap atau bahan-bahan yang terapungdisisihkan (Dephut, 2004). Metode-
metodepengolahanfisik meliputi penyaringan, pengecilan ukuran, pembuangan
serpih, pengendapan dan filtrasi (Tchobanoglous,1991). Pengertian singkat masing-
masing tahap di jelaskan sebagai berikut:
-
7/27/2019 makalah kation
19/52
a. Penyaringan
Saringan kasar atau kisi-kisi dengan lubang sebesar 2 inci (50mm) atau lebih
dipergunakan untuk memisahkan bendabenda terapung yang besar dari air limbah.
Alat-alat dipasang (50mm) atau lebih dipergunakan untukmemisahkan bendabenda
terapung yang besar dari air limbah. Alat-alat dipasangdidepan pompa untuk
mencegah penyumbatan. Saringan kasar dapat menyaring bahan yang biasanya
terdiri dari kayu, sampah dan kertas yang tidak akan membusuk dan dapat
dibuang dengan cara membakar, mengubur, atau memupuknya.
Saringan menengah mempunyai lubang antara 0,5 atau 1,5 inci (12 sampai
40mm). Saringan kasar dan menengah haruslah cukup besar agar kecepatan
aliran melalui lubanglubangnya tidak lebih dari 1m/detik. Hal ini membatasi
kehilangan tinggi tekanan dan mengurangi kemungkinan terdorong lolosnya
bahan yang harus disaring melalui lubang lubang itu.
Saringan halus dengan lubang antara 0,0625 hingga 0,125 inci (1,6 hingga
3mm) sering dipergunakan untuk pengolahan pendahuluan dari air limbah atau
untuk mengurangi beban kolam pengendapan pada instalasi kota di mana
terdapat limbah industri berat. Saringan ini akan membuang hingga 20 persen bahan
padat terapung yang ada dalam air limbah.
Penyaringan biasanya meliputi bahan organik yang cukup banyak yang akan
membusuk dan menjadi ganas, sehingga harus dibuang dengan pembakaran
atau penguburan(Tchobanoglous,1991).
b. Pengecilan ukuran
Alat pengecil ukuran (penyerpih) adalah alat-alat yang dipergunakan untuk
menggiling atau memotong bahan padat limbah hingga berukuran kira-kira 0,25
inci (6mm). Alat pengecil ukuran memecahkan persoalan pembuangan bahan
saringan dengan mengecilkan bahan padat ke dalam ukuran yang dapat diproses
di tempat lain dalam instalasi yang akan bersangkutan.
c. Pembuangan serpih
-
7/27/2019 makalah kation
20/52
Kolam serpih yang direncanakan secara khusus dipergunakan untuk
membuang partikel-partikel anorganik (berat jenis kira-kira 1,6 hingga 2,65),
misalnya pasir, kerikil, kulit telur dan tulang yang ukurannya 0,2mm atau lebih besar
untuk mencegah kerusakan pompa dan untuk mencegah penumpukan bahan-
bahan ini di dalam pencerna lumpur.Serpih dapat dipergunakan untuk urugan atau
diangkut bila tidak mengandung bahan organik terlalu
banyak(Tchobanoglous,1991).
d. Pengendapan
Fungsi utama dari kolam pengendapan biasa dalam pengolahan air limbah
adalah untuk membuang bahan terlarut yang lebih besar dari air limbah yang
masuk. Pengendapan mendapatkan hasil endapan yang optimal melalui
pengaturan besar kecilnya bak yang akan dibangun (Sugiharto,1987).Bahan
yang harus dibuang adalah yang tinggi kandungan organiknya (50 hingga 75
persen) dan mempunyai berat jenis 1,2 atau kurang. Kecepatan turun dari partikel-
partikel organik ini biasanya rendah, dapat hingga 1,25m/jam.Jenis-jenis sarana
pengendapan yang dipergunakan meliputi kolam serpih, tangki pengendapan biasa,
kolam pengendapan kimiawi, tangki septik, tangki Imhoff, dan alat-alat
lainnya(Tchobanoglous,1991).
e. Filter cepat berbutir kasar dan pasir lambat
Penggunaan filter cepat berbutir kasar guna membersihkan air buangan setelah
pengolahan sekunder.Filter pasir lambat kadang-kadang dipergunakan untuk
pengolahan akhir atau lanjuta setelah proses pengolahan sekunder atau lainnya.
Air limbah dialirkan terus-menerus dengan kecepatan kira-kira 0,4m/hari dan
kegiatan penyaringan oleh pasir diandalkan untuk membuang sebagian besar dari
bahan padat terapung yang masih tersisa di dalam air limbah (Tchobanoglous,1991).
2.8 Metode-metode pengolahan biologis
Metode-metode ini merupakan unsur-unsur pokok bagi hampir semua
jaringan pengolahan sekunder. Konsepsi dasar pengolahan biologis dapat
dinyatakan bahwa pengolahan biologis meliputi:
-
7/27/2019 makalah kation
21/52
1. Konversi bahan organik terlarut dan kolodial dalam air limbah menjadi serat-
serat biologis dan menjadi produk akhir.
2. Pembuangan selanjutnya dari serat-serat sel, biasanya dengan cara
pengendapan gravitasi (Tchobanoglous,1991).
Walapun konversi biologis dapat dilaksanakan baik dengan cara aerobik
(dengan adanya oksigen) maupun anaerobik (tanpa adanya oksigen), tetapi
biasanya dipergunakan konversi aerobik karena laju konversinya jauh lebih cepat
daripada untuk konversi anaerobik.Konversi biologis dari bahan organik oleh
organisme mikro yang terapung dilaksanakan dalam tangki-tangki yang disebut
reactor(Tchobanoglous,1991).
Dua jenis yang paling umum adalah reaktor aliran gabus (PFR) dan rektor
taangki berpengaduk dengan aliran tetap (CFSTR). Salah satu pengolahan biologis
pertumbuhan terapung aerobik yang paling terkenal adalah proses lumpur yang
diaktifkan.
a. Proses lumpur yang diaktifkan
Proses lumpur aktif adalah proses biologik aerobik yang dapat digunakan
untuk menangani berbagai jenis limbah (Rahayu, 1993). Pada proses lumpur
yang diaktifkan, air limbah yang tak diolah atau yang diendapkan dicampur
dengan lumpur yang diaktifkan balik, yang volumenya 20 hingga 50 persen dari
volumenya sendiri. Campuran itu akan memasuki suatu tangki aerasi dimana
organisme dan airlimbah dicampur bersama dengan sejumlah besar udara. Pada
kondisi ini, organisme akan mengoksidasikan sebagian dari bahan limbah
organik menjadi karbon dioksida dan air, kemudian mensintesakan bagian yang
lain menjadi sel-sel mikrobial yang baru (Tchobanoglous,1991).
Campuran itu lalu memasuki suatu kolam pengendapan di mana organisme
flokulan mengendap dan dibuang dari aliran buangan. Organisme yang
terendapkan atau lumpur yang diaktifkan kemudian dikembalikan lagi ke ujung
hulu dari tangki aerasi untuk dicampur lagi dengan air limbah (Sugiharto,1987).
-
7/27/2019 makalah kation
22/52
Buangan dari instalasi lumpur aktif yang dioperasikan dengan baik
mempunyai mutu yang sangat tinggi, biasanya mempunyai BOD yang lebih
rendah daripada yang dihasilkan oleh filter tetesan. BOD5dan konsentrasi bahan
padat terapung dalam buangan ini berkisar antara 10 dan 20mg/l untuk kedua
kandungan tersebut (Tchobanoglous,1991).
Kolamaerasi biasanya memiliki kedalaman 3 hingga 5m dan kira-kira
lebarnya 6m. Panjangnya tergantung pada waktu penahanan, yang umumnya
bervariasi dari 4 hingga 8 jam untuk air perkotaan.Dari ruang aerasi bahan
buangan akan mengalir ke kolam pengendapan akhir dengan jangka waktu
penahanan selama kira-kira 2 jam. Salah satu masalah yang paling berat
padaproses lumpur yang diaktifkan adalah fenomena yang disebut penggumpalan, di
mana lumpur dari tangki aerasi tidak mau mengendap. Bila terjadi
penggumpalan yang luar biasa, sebagian bahan padat terapung dari aerator
akan dialirkan dalam buangan (Tchobanoglous,1991).
Keuntungan utama dari proses lumpur yang diaktifkan adalah karena dapat
menghasilkan buangan yang bermutu tinggi dengan kebutuhan luas instalasi
pengolahan yang minimum. Biaya awal lebih kecil daripada untuk instalasi filter
tetesan, tetapi biaya operasinya lebih besar karena kebutuhan energi dari
kompresor udara dan pompa-pompa sirkulasi lumpur (Tchobanoglous,1991).
b. Kolam aerasi
Untuk kolam aerasi pada dasarnya adalah sistem kolam untuk pengolahan
air limbah di mana oksigen dimasukkan dengan aerator-aerator mekanik dan
proses fotosintesis(Rahayu, 1993). Penambahan oksigen merupakan salah satu
usaha untuk pengambilan zat pencemar (Sugiharto,1987). Kolamnya lebih
dalam daripada kolam stabilisasi, sehingga waktu penahanan yang dibutuhkan
lebih pendek. Efisiensi pengolahan sebesar 60 hingga 90 persen dapat
diperoleh dengan waktu penahanan selama 4 hingga 10 hari. Kolam aerasi itu
sendiri sering dipergunakan untuk pengolahan limbah industry
(Tchobanoglous,1991).
-
7/27/2019 makalah kation
23/52
c. Lagoon
Lagoon adalah kolam dari tanah yang luas, dangkal atau tidak terlalu
dalam (Rahayu, 1993). Air limbah yang yang dimasukkan kedalam lagoon
didiamkan dengan waktu yang cukup lama agar terjadi pemurnian secara
biologis alami. Di dalam sistem lagoon, paling tidak sebagian dari sistem
biologis dipertahankan dalam kondisi aerobik agar didapatkan hasil pengolahan
sesuai yang diharapkan. Meskipun suplai oksigen sebagian didapatkan dari
proses difusi dengan udara luar, tetapi sebagian besar didapatkan dari hasil
fotosintesis(BPPT, 2008).
2.9
Metode pengolahan air limbah lanjutan
Pengolahan limbah lanjutan bersangkutan operasi-opersai dan proses-proses
tambahan di luar yang secara konvensional dipergunakan untuk mempersiapkan
air limbah guna penggunaan kembali secara langsung bagi kebutuhan-kebutuhan
industri, pertanian dan perkotaan. Selama suatu daur penggunaan, konsentrasi
garamgaram, magnesium, kalsium, sodium, sulfat, klorida, dan bikarbonat dapat
meningkat sebesar 100 hingga 300mg/l. Garam-garam semacam ini juga bersifat
sangat tahan (sukar cair). Bila air limbah harus dipergunakan kembali, seperti
yang biasa terjadi pada daerah-daerah kekurangan air, maka konsentrasi dari
bahan-bahan yang sangat tahan tersebut mungkin harus diturunkan, tergantung
pada rencana penggunaan buangan yang bersangkutan (Tchobanoglous,1991).
2.10 Dampak Buruk Air Limbah
Air limbah yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan dampak buruk bagi
mahluk hidup dan lingkungannya.Beberapa dampak buruk tersebut adalah sebagai
berikut :
1.
Gangguan kesehatan
Air limbah dapat mengandung bibit penyakit yang dapat menimbulkan penyakit
bawaan air (waterborne disease).Selain itu di dalam air limbah mungkin juga
terdapat zat-zat berbahaya dan beracun yang dapat menimbulkan gangguan
kesehatan bagi mahkluk hidup yang mengkonsumsinya.
-
7/27/2019 makalah kation
24/52
2. Penurunan kualitas lingkungan
Air limbah yang dibuang langsung ke air permukaan (misalnya : sungai dan
danau) dapat mengakibatkan pencemaran air permukaan tersebut. Air limbah juga
dapat merembes ke dalam air tanah, sehingga menyebabkan pencemaran air tanah.
3. Gangguan terhadap keindahan
Air limbah mengandung polutan yang tidak mengganggu kesehatan dan
ekosistem, tetapi mengganggu keindahan.Contoh yang sederhana adalah air limbah
yang mengandung pigmen warna yang dapat menimbulkan perubahan warna pada
badan air penerima.Walaupun pigmen tersebut tidak menimbulkan gangguan
terhadap kesehatan, tetapi terjadi gangguan keindahan terhadap badan air penerima
tersebut.
4. Gangguan terhadap kerusakan benda
Adakalanya air limbah mengandung zat-zat yang dapat dikonversi oleh bakteri
anaerobik menjadi gas yang agresif seperti H2S. Gas ini dapat mempercepat proses
perkaratan pada benda yang terbuat dari besi (misalnya pipa saluran air limbah) dan
bangunan air kotor lainnya.
-
7/27/2019 makalah kation
25/52
BAB III
ION EXCHANGER
3.1 Resin Penukar Ion
3.1.1 Pengertian
Resin ion exchange atau resin penukar ion dapat didefinisi sebagai senyawa
hidrokarbon terpolimerisasi, yang mengandung ikatan silang (crosslinking) serta
gugus-gugus fungsional yang mempunyai ion-ion yang dapat dipertukarkan. Sebagai
zat penukar ion, resin mempunyai karakteristik yang berguna dalam analisis kimia,
antara lain kemampuan menggelembung (swelling), kapasitas penukaran dan
selektivitas penukaran. Pada saat dikontakkan dengan resin penukar ion, maka ion
terlarut dalam air akan teresap ke resin penukar ion dan resin akan melepaskan ion
lain dalam kesetaraan ekivalen, dengan melihat kondisi tersebut maka kita dapat
mengatur jenis ion yang diikat dan dilepas. Sebagai media penukar ion, maka resin
penukar ion harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Kapasitas total yang tinggi. Maksudnya resin memiliki kapasitas pertukaran ion
yang tinggi.
2. Kelarutan yang rendah dalam berbagai larutan sehingga dapat digunakan
berulang-ulang. Resin akan bekerja dalam cairan yang mempunyai sifat
melarutkan, karena itu resin harus tahan terhadap air
3. Kestabilan kimia yang tinggi. Resin diharapkan dapat bekerja pada range pH
yang luas serta tahan terhadap asam dan basa. Demikian pula terhadap oksidasi
dan radiasi.
4. Kestabilan fisik yang tinggi. Resin diharapkan tahan terhadap tekanan mekanis,
tekanan hidrostatis cairan serta tekanan osmosis.
-
7/27/2019 makalah kation
26/52
3.1.2 Jenis-Jenis Resin Penukar Ion
Berdasarkan jenis gugus fungsi yang digunakan, resin penukar ion dapat
dibedakan menjadi empat jenis, yaitu :
1. resin penukar kation asam kuat
2. resin penukar kation asam lemah
3. resin penukar anion basa kuat, dan
4. resin penukar anion basa lemah
Resin penukar kation mengandung gugus fungsi seperti sulfonat (R-SO3H),
phosphonat (R-PO3H2), phenolat (R-OH), atau karboksilat (R-COOH), dengan R
menyatakan resin. Gugus fungsi pada resin penukar anion adalah senyawa amina
(primer/R-NH2, sekunder/R-N2H, tersier/R-R'2N) dan gugus ammonium kuartener
(R-NR'3/tipe I, R-R'3N+OH/tipe II), dengan R' menyatakan radikal organik seperti
CH3. Resin anion yang mempunyai gugus fungsi ammonium kuartener disebut resin
penukar anion basa kuat dan resin penukar anion basa lemah mempunyai gugus
fungsi selain ammonium kuartener.
a) Resin Penukar Kation Asam Kuat
Resin penukar kation asam kuat yang beroperasi dengan siklus H, regenerasi
dilakukan menggunakan asam HCl atau H2SO4. Reaksi pada tahap layanan sebagai
berikut :
Konsentrasi asam keseluruhan yang dihasilkan oleh reaksi (4.17) disebut Free
MineralAcid (FMA).Jika nilai FMA turun, berarti kemampuan resin mendekati titik-
habis danregenerasi harus dilakukan. Reaksi pada tahap regenerasi adalah sebagai
berikut :
-
7/27/2019 makalah kation
27/52
b) Resin Penukar Kation Asam Lemah
Gugus fungsi pada resin penukar kation asam lemah adalah karboksilat
(RCOOH). Jenis resin ini tidak dapat memisahkan garam yang berasal dari asam
kuat dan basa kuat, tetapi dapat menghilangkan kation yang berasal dari garam
bikarbonat untuk membentuk asam karbonat, atau dengan kata lain resin ini hanya
dapat menghasilkan asam yang lebih lemah dari gugus fungsinya. Reaksi-reaksi
yang terjadi pada tahap layanan untuk resin penukar kation asam lemah dengan
siklus H, dinyatakan oleh reaksi-reaksi berikut ini :
c) Resin Penukar Anion Basa Kuat
Resin penukar kation asam kuat siklus hidrogen akan mengubah garam-
garam terlarut menjadi asam (reaksi 4.18), dan resin penukar anion basa kuat akanmenghilangkan asam-asam tersebut, termasuk asam silikat dan asam karbonat.
Reaksi reaksi yang terjadi pada tahap layanan dan regenerasi adalah sebagai berikut
:
-
7/27/2019 makalah kation
28/52
Terdapat dua tipe penukar anion basa kuat.Tipe I dan tipe II.Keduanya
memiliki kelompok ammonium kuartener sebagai bagian aktif penukar. Dalam tipe I
,kelompok melekat pada nitrogen biasanya kelompok alkil,sementara pada tipe II,
salah satu dari kelompok adalah alkanol.
Biasanya resin tipe II digunakan dalam pemurnian air,karena murah. Namun,
mereka tidak secara efektif menghilangkan silika, dan juga rentan terhadap pencemar
organik.
d) Resin Penukar Anion Basa Lemah
Resin penukar anion basa lemah hanya dapat memisahkan asam kuat seperti HCl
dan H2SO4 , tetapi tidak dapat menghilangkan asam lemah seperti asam silikat dan
asam karbonat, oleh sebab itu resin penukar anion basa lemah acap kali disebut
-
7/27/2019 makalah kation
29/52
sebagai acidadsorbers. Reaksi-reaksi yang terjadi pada tahap layanan adalah sebagai
berikut :
Resin penukar anion basa lemah dapat diregenerasi dengan NaOH, NH4OH atau
N2CO3seperti ditunjukkan oleh reaksi di bawah ini :
3.1.3 Sifat Resin Penukar Ion
Sebuah referensi telah dibuat sebelumnya untuk menentukan sifat resin penukar
ion:
1.
Kapasitas penukar ion. Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah pertukaran
yang ada terhadap satu mol resin. Ditunjukkan sebagai milliequivalents per
gram (meq/gm) pada resin kering. Karena resin selalu dibuat untuk
digunakan dalam kondisi basah, kapasitasselalu kurang darinilai
dalamkeadaan kering. Kapasitas dalam keadaan basah ditentukan secara
ekperimental dan biasanya 65% dari keadaan kering.
2. Derajat crosslinking, berhubungan terhadap perentase agen ikatan hubung
silang (crosslinking). Hal ini jelas bahwa semakin besar ikatan hubung
silang (crosslinking), semakin besar kekuatan mekanik resin dan karenanya
adanya penggelembungan (swelling). Hal tersebut juga menentukan pori dan
ukuran saluran.
-
7/27/2019 makalah kation
30/52
3. Karakteristik fisika pada penukar ion adalah densitas, ukuran bead, dan
keseragaman koefisien dan persentase seluruh bead dalam material.
Ketika resin sedang digunakan, resin mengalami siklus yang berbeda pada
treatment selama jangka waktu yang lama. Hal ini menyebabkan penggelembungan
berkala dan kontraksi bead resin, setidaknya sekali dalam 24 jam.
3.2 Prinsip Ion Exchanger
Pertukaran ion adalah sebuah proses fisika-kimia. Pada proses tersebut
senyawa yang tidak larut, dalam hal ini resin, menerima ion positif atau negatif
tertentu dari larutan dan melepaskan ion lain ke dalam larutan tersebut dalam jumlah
ekivalen yang sama. Jika ion yang dipertukarkan berupa kation, maka resin tersebut
dinamakan resin penukar kation, dan jika ion yang dipertukarkan berupa anion, maka
resin tersebut dinamakan resin penukar anion. Contoh reaksi pertukaran kation dan
reaksi pertukaran anion disajikan pada reaksi :
Reaksi pertukaran kation :
2NaR (s) + CaCl2 (aq) CaR(s) + 2 NaCl(aq) (4.15)
Reaksi pertukaran anion :
2RCl (s) + Na2SO4 R2SO4(s) + 2 NaCl (4. 16)
Reaksi (4.15) menyatakan bahwa larutan yang mengandung CaCl2 diolah
dengan resin penukar kation NaR, dengan R menyatakan resin. Proses penukaran
kation yang diikuti dengan penukaran anion untuk mendapatkan air demin
(demineralized water) diberikan pada Gambar 4.12. Tahap terjadinya reaksi
pertukaran ion disebut tahap layanan (service). Jika resin tersebut telah
mempertukarkan semua ion Na+ yang dimilikinya, maka reaksi pertukaran ion
akanterhenti. Pada saat itu resin dikatakan telah mencapai titik habis (exhausted),
sehingga harus diregenerasi dengan larutan yang mengandung ion Na+seperti NaCl.
-
7/27/2019 makalah kation
31/52
Tahap regenerasi merupakan kebalikan dari tahap layanan.Reaksi yang terjadi pada
tahap regenerasi merupakan kebalikan reaksi (4.15). Resin penukar kation yang
mempertukarkan ion Na+ tahap tersebut di atas dinamakan resin penukar kation
dengan siklus Na. Resin penukar kation dengan siklus H akan mempertukarkan ion
H+pada tahap layanan dan regenerasi.
3.3 Proses pertukaran ion
Konstanta disosiasi air sangat kecil dan reaksi dari H+ dengan OH
-sangat
cepat. Ketika semua posisi pertukaran yang awalnya dipegang H+atau ion OH
-yang
menempati Na+atau Cl- (kation atau anion lain) yang masing-masing resin dikatakan
habis. Resin kemudian dapat diregenerasi dengan ekuilibrasi menggunakan asam
atau basa yang sesuai.
Reaksi dalam persamaan (6.4), dan (6.5) merupakan proses kesetimbangan
yang dapat bergerak ke arah hasil. Sebagai hasilnya, ion kotoran di dalam air
dipertukarkan dan dipertahankan dalam resin.Jadi ketika air biasa dilewatkan melalui
penukar kation, semua kotoran kationik seperti Na+, Ca
2+, Mg
2+dipertukarkan untuk
-
7/27/2019 makalah kation
32/52
ion hidrogen dari resin. Jelas, limbah akan bersifat asam. Saat berikutnya dilewatkan
melalui pertukaran anion, semua kotoran anionik seperti CI-, N03
- dan sulfat yang
mengalami pertukaran, selanjutnya akan melepaskan OH-. Hidrogen dan hidroksil
bergabung membentuk molekul air dan limbah menjadi air netral. Jumlah pengotor
kationik yang seimbang akan setara dengan jumlah kotoran anionik di perairan
alami. Dengan demikian, kapasitas pertukaran ion akan habis dalam kedua kolom
resin pada tingkat yang sama. Tapi, dalam prakteknya, hal ini agak berbeda, karena
adanya ion bikarbonat dan karbonat di perairan alam.Ion-ion hidrogen berinteraksi
dengan anion dan dihasilkan asam karbonat sehingga terbentuk menjadi air dan
karbon dioksida.
Bagian dari beban anioik dihilangkan dalam bentuk gas untuk mengurangi beban
anion resin.Hal ini menyebabkan banyak pembentukan gelembung, hampir seperti
buih.Hal ini diperlukan untuk menghilangkan gas buangan.
3.4 Operasi Sistem Pertukaran Ion
Operasi sistem pertukaran ion dilaksanakan dalam empat tahap, yaitu :
1. tahap layanan (service)
2. tahap pencucian balik (backwash)
3. tahap regenerasi, dan
4. tahap pembilasan
Tahapan-tahapan tersebut dapat pula dilihat pada Gambar 3.4.1
-
7/27/2019 makalah kation
33/52
Gambar 3.1Tahapan-tahapan operasi dalam sistem pertukaran ion
3.4.1 Tahap Layanan
Tahap layanan adalah tahap dimana terjadi reaksi pertukaran ion.Tahap
layanan ditentukan oleh konsentrasi ion yang dihilangkan terhadap waktu, atau
volume air produk yang dihasilkan.Hal yang penting pada tahap layanan dalah
kapasitas (teoritik dan operasi) dan beban pertukaran ion (ion exchange load).
Kapasitas pertukaran teoritik didefinisikan sebagai jumlah ion secara teoritik yang
dapat dipertukarkan oleh resin per satuan massa atau volume resin. Kapasitas
pertukaran ion teoritik ditentukan oleh jumlah gugus fungsi yang dapat diikat oleh
matriks resin. Kapasitas operasi adalah kapasitas resin aktual yang digunakan untuk
reaksi pertukaran pada kondisi tertentu. Beban pertukaran ion adalah berat ion yang
dihilangkan selama tahap layanan dan diperoleh dari hasil kali antara volume air
-
7/27/2019 makalah kation
34/52
yang diolah selama tahap layanan dengan konsentrasi ion yang dihilangkan. Tahap
layanan ini dilakukan dengan cara mengalirkan air umpan dari atas (down flow).
3.4.2 Tahap Pencucian Balik
Tahap pencucian balik dilakukan jika kemampuan resin telah mencapai titik
habis. Sebagai pencuci, digunakan air produk. Pencucian balik mempunyai sasaran
sebagai berikut :
1. pemecahan resin yang tergumpal
2. penghilangan partikel halus yang terperangkap dalam ruang antar resin
3. penghilangankantong-kantong gas dalam reaktor, dan
4. pembentukannulang lapisan resin
Pencucian balik dilakukan dengan pengaliran air dari bawah ke atas (up
flow).
3.4.3 Tahap Regenerasi
Tahap regenerasi adalah operasi penggantian ion yang terserap dengan ion
awal yang semula berada dalam matriks resin dan pengembalian kapasitas ke tingkat
awal atau ke tingkat yang diinginkan. Larutan regenerasi harus dapat menghasilkan
titik puncak (mengembalikan waktu regenerasi dan jumlah larutan yang digunakan).
Jika sistem dapat dikembalikan ke kemampuan pertukaran awal, maka ekivalen ion
yang digantikan harus sama dengan ion yang dihilangkan selama tahap layanan. Jadi
secara teoritik, jumlah larutan
regenerasi (dalam ekivalen) harus sama dengan jumlah ion (dalam ekivalen) yang
dihilangkan (kebutuhan larutan regenerasi teoritik). Operasi regenerasi agar resin
mempunyai kapasitas seperti semula sangat mahal, oleh sebab itu maka regenerasihanya dilakukan untuk menghasilkan sebagian dari kemampuan pertukaran
awal.Upaya tersebut berarti bahwa regenerasi ditentukan oleh tingkat regenerasyang
diinginkan.Tingkat regenerasi dinyatakan sebagai jumlah larutan regenerasi yang
digunakan per volume resin.Perbandingan kapasitas operasi yang dihasilkan pada
-
7/27/2019 makalah kation
35/52
tingkat regenerasi tertentu dengan kapasitas pertukaran yang secara teoritik yang
dapat dihasilkan pada tingkat regenerasi itu disebut efisiensi regenerasi. Efisiensi
regenerasi resin penukar kation asam kuat yang diregenerasi dengan H2anion basa
kuat yang diregenerasi dengan NaOH antara 20-50%, oleh sebab itu pemakaian
larutan regenerasi 2-5 kali lebih besar dari kebutuhan teoritik. Besaran untuk
menyatakan tingkat efisiensi penggunaan larutan regenerasi adalahnisbah regenerasi
(regeneration ratio) yang didefinisikan sebagai berat larutan regenerasi dinyatakan
dalam ekivalen atau gram CaCO3 dibagi dengan beban pertukaran ion yang
dinyatakan dalam satuan yang sama. Semakin rendah nisbah regenerasi, semakin
efisien penggunaan larutan regenerasi.Harga nisbah regenerasi merupakan kebalikan
harga efisiensi regenerasi.Operasi regenerasi dilakukan dengan mengalirkan larutan
regenerasi dari atas.
Proses regenerasi unit dilakukan dengan menginjeksi regeneran pada masing-
masing unit.Regeneran untuk cation adalah HCl dan untuk anion NaOH.
Proses regenerasi :
Backwash, yaitu mengalirkan air bersih ke arah berlawanan melalui tangki
kation atau anion sampai air keluarannya bersih
Melakukan slow rinse, yaitu mengalirkan air pelan-pelan untuk menghilangkan
regeneran dalam resin
Fast rinse, yaitu membilas unit dengan laju yang lebih cepat untuk
menghilangkan sisa regeneran sebelum operasi.
a. Regenerasi kation
Regenerasi kation dilakukan dengan cara mengganti kembali ion H+
yang
telah jenuh dengan merekasikannya dengan H2SO4.
-
7/27/2019 makalah kation
36/52
Ada beberapa tahapan yang dilakukan pada proses regenerasi kation :
1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan
deposit kotoran yang menempel di resin.
2. Pemberian asam tahap 1 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 1,75%
3. Pemberianasam tahap 2 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 3,5%
4. Pemberian asam tahap 3 yaitu dengan menginjeksikan H2SO4 5,25%
5. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di
proses.
6. Fast rince sama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang
besar.
b. Regenerasi anion
Regenerasi resin penukar anion sama dengan regenerasi kation, jika sudah
jenuh maka dapat dikembalikan ke keadaan dengan menggunakan alkali. Soda
kaustik dipakai sebagai penukar anion dari basa kuat.
R - Cl-
+ NaOH ROH + NaCl
SO4- Na2SO4
http://2.bp.blogspot.com/-_ktmq3EWuhE/UNpqy7A-WEI/AAAAAAAAAWM/J9bLpgYlkFo/s1600/Capture.PNG -
7/27/2019 makalah kation
37/52
Sama dengan regenerasi pada kation, pada anion juga terdapat beberapa tahapan.
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses regenerasi anion :
1. Backwash adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuang/menghilangkan
deposit
kotoran yang menempel di resin.
2. Preheat bed
3. Caustic injectionyaitu penambahan kaustik dengan cara menginjeksian NaOH 4%.
4. Slow rinsedimaksudkan untuk pembilasan dan pengangkatan kotoran yang telah di
proses.
5. Fast rince sama denganslow rinsehanya saja melakukannya dengan debit air yang
besar.
Selama proses regenerasi, limbah air yang dihasilkan ditampung pada bak
penampung regenerasi (neutral basin) untuk dinetralkan sebelum akhirnya dibuang
ke sungai.
Biasanya regenerasi dilakukan dengan melewatkan regeneran melalui bed
resin penukar ion pada arah yang sama dengan air baku yang diolah; proses ini
disebut regenerasi co-current. Jika regenerasi co-current(aliran ke bawah) terjadi,
lapisan bawah kolom diregenerasi dengan buruk, kecuali jika digunakan regeneran
asam atau basa dalam jumlah yang sangat besar.Di sisi lain, jika regenerasi
dilakukan counter-current(dengan arah yang berlawanan), lapisan bawah resin yang
jenuh lebih efektif diregenerasi. Proses ini terjadi pada pengurangan kebocoran
natrium (pada penukar kation) dan silika (pada penukar anion) hingga tingkat
pengurangannya sangat rendah selama siklus pertukaran.
-
7/27/2019 makalah kation
38/52
Pada studi lebih lanjut, teknik fluidisasi telah digunakan untuk
demineralisasi. Pada proses ini, air mentah diolah dengan mengalirkan ke atas dan
regenerasi dilakukan oleh regeneran (zat peregenerasi) melalui aliran ke bawah .
Gambar 3.2.Diagram Skematis Sistem 3-Resin MixedBed
Dalam produksi air deionisasi dapat dicapai dengan menggunakan bed
bertingkat yang terdiri dari lapisan resin yang ditumpangkan dengan polaritas yang
sama. Salah satu diantaranya asam atau basa lemah, sementara lainnya asam atau
basa kuat. Selama regenerasi, resin asam lemah, yang lebih ringan dari resin asam
kuat ditempatkan pada atas bed (Gambar 3). Aliran counter-current regeneran
kemudian menuju ke atas melalui bed dan bertemu pertama kali dengan resin asam
kuat, diikuti resin asam lemah. Sehingga regenerasi terjadi secara menyeluruh.
-
7/27/2019 makalah kation
39/52
Gambar 3.3Diagaram Skematis Bed Bertingkat
Dibandingkan dengan penukar tunggal (lemah atau kuat), regenerasi dengan
aliran counter-current, bed bertingkat memiliki kapasitas pemasangan operasi per
liter lebih besar. Resin kurang, karena itu diperlukan pengolahan volume air yang
sama, dan efisiensi proses ditingkatkan dalam pengurangan konsumsi regeneran.
Rasio volume resin asam lemah (karboksilat) dengan volume bed total (pada
Bed Bertingkat) akan lebih besar, waktu siklus yang lebih singkat dan semakin tinggi
alkalinitas/zat padat terlarutdan rasio kesadahan total. Kinerja Bed Bertingkat juga
bergantung pada pemisahan yang baik antara dua penukar. Ini berarti bahwa pola
aliran dalam kolom harus optimum agar pemisahan antara dua resin selama
regenerasi terlihat jelas, yang mana ukuran partikel dari dua resin dipilih dengan
hati-hati.
Beberapa kasus khusus ditemui di mekanisme demineralisasi. Pada unit
aliran counter-current, hal yang sangat penting untuk menjaga kekompakan resin
sepanjang waktu selama regenerasi dan lebih baik juga selama proses layanan.
Pengganggu lainnya dari kation bed selalu mengarah ke kebocoran natrium.Unit
-
7/27/2019 makalah kation
40/52
aliran counter-current harus dioperasikan sedemikian rupa sehingga titik akhir
natrium dan silika untuk unit kation dan anion tidak berlebih.Hal ini penting karena
umpan untuk pabrik demineralisasi setelah pengolahan awal harus bebas dari
berbagai residu klorin.
3.4.4 Tahap Pembilasan
Tahap pembilasan dilakukan untuk menghilangkan sisa larutan regenerasi
yang terperangkap oleh resin. Pembilasan dilakukan menggunakan air produk
dengan aliran down flow dan dilaksanakan dalam dua tingkat,yaitu:
1. tingkat laju alir rendah untuk menghilangkan larutan regenerasi, dan
2. tingkat laju alir tinggi untuk menghilangkan sisa ion.
Limbah pembilasan tingkat laju alir rendah digabungkan dengan larutan garam dan
dibuang, sedangkan limbah pembilasan tingkat laju alir tinggi disimpan dan
digunakan sebagai pelarut senyawa untuk regenerasi.
3.4.5 Penghilangan Gas (Deaerator)
Penghilangan gas dilakukan sebelum air keluaran kolom kation diolah di kolom
resin penukar anion dimaksudkan untuk mengurangi beban pertukaran pada kolom
penukar anion, yang berarti juga mengurangi penggunaan larutan regenerasi.Air
yang diolah di kolom degasifier mengandung karbon dioksida yang ekivalen dengan
alkalinitas bikarbonat ditambah dengan jumlah karbon dioksida yang larut dalam air
tersebut. Kandungan CO2 dalam air menggunakan udara yang dihembuskan oleh
blower atau secara vakum .Pemakaian kolom degasified dapat mengurangi
kandungan karbon dioksida menjadi 5 mg/l.
-
7/27/2019 makalah kation
41/52
BAB IV
APLIKASI PADA INDUSTRI KELAPA SAWIT
4.1.Utilitas
Utilitas dari suatu pabrik merupakan unit pembantu produksi yang tidak terlibat
secara langsung sebagai bahan baku, tetapi penunjang proses agar produksi dapat
berjalan lancar. Utilitas yang terdapat pada Pabrik Kelapa Sawit (PKS) PTPN IV
Bah Jambi untuk mendapatkan minyak kelapa sawit (crude palm oil)dan inti sawit
(palm kernel)adalah sebagai berikut:
1. Unit ketel uap (boiler)
2. Unit pengolahan air (water treatment)
3. Unit laboratorium
4. Unit pengolahan limbah
4.1.1.Ketel Uap (Boiler)
Berfungsi untuk membakar bahan bakar dalam bentuk serabut dan cangkang
untuk proses uap air diperebusan. Bagian ini merupakan bagian vital yang berfungsiuntuk menghasilkan uap kering untuk kebutuhan turbin uap yang menghasilkan
energi listrik dan uap untuk kebutuhan proses produksi. Air lebih dulu dimurnikan
sebelum dipanaskan untuk menggerakkan turbin. Adapun air ketel yang murni harus
memenuhi standar mutu, seperti yang tertera pada Tabel 4.1.
-
7/27/2019 makalah kation
42/52
Tabel 4.1. Standar mutu air ketel
Parameter Standar
pH
Silika (ppm)
TDS
Alkalitet P
Akalitet M
Tamin
10,5-11,5
150 ppm
1500 ppm
250-750
250-1400
120-160
Tidak hanya air ketel yang harus memenuhi standar mutu, akan tetapi air
umpanketel juga harus memenuhi standar mutu, seperti yang tertera pada Tabel 3.
Tabel 4.2. Standar mutu air umpan ketel
Parameter Standart
Ph 8,5-9,2
Silika Max 5 %
100 ppm
Adapun peralatan yang digunakan pada stasiun ini adalah:
a. Conveyor bahan bakar
Berfungsi untuk mengangkut bahan bakar fibre dan cangkang dari fibre cyclone.
b. Feed water tank
Berfungsi untuk menampung air untuk umpan di boiler/ketel uap. Spesifikasi
alat feed water tank yaitu kapasitas minimal 30ton TBS/jam.
-
7/27/2019 makalah kation
43/52
c. Deaerator
Alat yang digunakan untuk menaikkan temperatur dan mengurangi kadar
oksigen dalam air umpan, sehingga mengurangi proses oksidasi terhadap pipa-pipa
boiler.
d. Turbin pump dan elektrik pump
Turbin pump berfungsi untuk memompa air umpan boiler tenaga uap sedangkan
electrik pump adalah pompa yang menggunakan tenaga listrik.
e. Boiler(ketel uap)
Berfungsi untuk merubah energi air menjadi energi potensial uap dengan
bantuan panas hasil pembakaran cangkang dan serabut untuk pembangkit tenaga
listrik melalui turbin uap serat menyuplai uap untuk keperluan proses
dipabrik.Tekanan kerja 20 21 kg/cm2, tekanan uap stabil 19-21 kg/cm
2, dan
kevakuman ruang bakarnya yaitu 5-10 mm
Gambar 4.1. Boiler
f . Back pressure vessel (BPV).
Berfungsi untuk menyimpan dan mendistribusikan uap tekanan rendah ke
instalasi pengolahan di pabrik.Tekanan 2,83,2 kg/cm2.
-
7/27/2019 makalah kation
44/52
g. Mesin diesel (genset) dan alternator
Untuk mengubah energi kimia dari bahan bakar diesel menjadi energi listrik
dengan menggunakan alternator. Kapasitas 400 KW dan frekuensi 50 Hz.
h. Main switch board
Untuk mendistribusikan energi listrik ke semua instalasi yang membutuhkan.
4.7.2 Pengolahan air (water treatment)
Water treatment merupakan suatu bagian yang sangat penting dan vital
terhadap pabrik kelapa sawit, dimana fungsinya untuk mengolah air yang digunakan
sebagai air umpan ketel.
Peralatan yang digunakan untuk water treatmentadalah :
1. Pompa air
Untuk menghisap air dari sumber air untuk dialirkan kebak penampung
sementara (water basin). Jumlah pompa minimal 2 unit. 1 unit sebagai cadangan dan
1 unit dioperasikan.Kapasitas pompa 200 liter/hari.
2. Water basin
Untuk mengendapkan kotoran/pasir sehingga air yang dijernihkan di water
clarified bisa lebih bersih.
3. Water clarified tank
Untuk melanjutkan penjernihan terhadap air dari water basin.Waktu tinggal
ditangki water clarifier2-4 jam.pH air ditangki yaitu 5,5-8.
4. Tawas (alum)
Untuk menjernihkan/membersihkan air dari padatan yang tidak larut.Jumlah
tawas yang diberikan adalah 25-50 ppm.
5. Sand filter
Untuk menangkap/menyaring kotoran yang melayang dengan menggunakan
pasir kwarsa dan batu krikil kecil dan krikil besar. Perbandingan jumlah batu yaitu
40:30:30. Pasir dan batu krikil harus diganti minimal 4 tahun sekali.
-
7/27/2019 makalah kation
45/52
6. Demin plant
Untuk menangkap padatan terlarut dalam air yang berupa kation dan
anion.Kapasitas minimal 25 m3/jam.
Fungsi unit pengolahan air ini antara lain:
a. Mengolah air dari sumber air sehingga memenuhi standar untuk digunakan di
pabrik dan perumahan
b. Mendistribusikan air yang telah diolah ke semua pemakai
c. Mengolah air untuk mendapatkan mutu standar sebelum digunakan di boiler
Gambar 4.2. Water threatment
4.7.2.1. Pengendapan
Air dari swim bathdipompakan ke dalam bak pengendapan awal.Bak atau
kolam ini berfungsi untuk mengendapkan kotoran-kotoran yang terikut dalam aliran
air.Kolam ini berbentuk persegi panjang. Pengendapan awal ini tanpa penambahanbahan-bahan kimia, hanya berdasarkan gaya gravitasi, sehingga partikel-partikel
solid yang mempunyai berat jenis yang lebih besar dari air akan turun ke dasar
kolam. Bila endapan yang terakumulasi telah banyak maka endapan dibuang dengan
membuka kran untuk blowdown yang terletak di samping kolam.
-
7/27/2019 makalah kation
46/52
4.7.2.2.Tangki penyimpanan (Tower I )
Air yang keluar dari bak pengendapan selanjutnya ditampung dalam tanki
penyimpanan.Air dalam tanki ini biasanya masih keruh dan mengandung zat-zat
padatan halus dalam air.Zat-zat tersebut harus dihilangkan melalui penyaringan
untuk mendapatkan air yang lebih jernih.
4.7.2.3.Penyaringan (sand fi lter)
Proses berikutnya adalah penyaringan. Penyaringan dilakukan melalui
penyaring (pasir, kerikil, anthracite, atau media lainnya). Zat-zat padatan halus yang
tidak larut akan melekat pada media penyaring sedangkan air jernih akan berkumpul
dibagian dasar bejana dan mengalir keluar.
4.7.2.4.Tangki penyimpanan (Tower I I )
Air yang keluar dari penyaring dialirkan/mengalir ke dalam sebuah tangki
penyimpanan (storage tank).Air hasil penyaringan ini belum dapat dipergunakan
untuk pengisian ketel karena mengandung zat-zat padatan terlarut (terutama garam-
garam kalsium, magnesium, silica) yang dapat mengakibatkan pembentukan kerak
dan merusak ketel.
4.7.2.5.Penukar kation
Fungsi penukar kation tersebut ialah:
1. Menghilangkan/mengurangi kesadahan yang disebabkan oleh garam-
garamkalsium dan magnesium dalam air
2. Menghilangkan/mengurangi alkalinity dari garam-garam alkali(karbonat,
bikarbonat, dan hidroksida)
4.7.2.6.Penukar anion
Air yang keluar dari bejana penukar kation selanjutnya mengalir ke dalam
bejana anion mengandung resin bersifat basa kuat atau basa lemah.
Fungsi penukar anion adalah:
1. Menyerap asam-asam karbonat, sulfat, khlorida dan silikat yang dibebaskan
oleh penukar kation tersebut.
-
7/27/2019 makalah kation
47/52
2. Menghilangkan sebagian besar atau semua garam-garam mineral sehingga
air yang dihasilkan tidak mengandung garam-garam mineral lagi
Proses pertukaran kation dan anion akan berlangsung terus sampai kapasitas
resin menjadi jenuh, artinya resin tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion.
Untuk mengembalikan kapasitas resin tersebut maka dilakukan regenerasi dengan
asam sulfat pada unit kation dan natrium hidroksida pada unit anion.
Cation Exchanger
Air umpan boiler dan air proses yang digunakan merupakan air murni yang
bebas dari garam-garam terlarut. Cation exchangerdapatmengurangi kesadahan air
yaitu menghilangkan kation-kation (misal Ca+2, Mg+2)dalam air. Resin yang
digunakan adalah weak acid cation.
Reaksi pengikatan yang terjadi dipermukaan resin,
RH2+ CaSO4H2SO4 + RCa
RH2+ MgCl2 2HCl + RMg
Untuk regenerasi resin digunakan HCl, reaksi yang terjadi,
RCa + 2HCl CaCl2 + RH2
RMg + 2HCl MgCl2
+ RH2
Anion Exchanger
Anionexchangerberfungsi menghilangkan anion-anion (misal, Cl-, SiO2
2-,
CO32-
dan SO42-
) dalam air. Resin yang digunakan adalah weak and intermediate
base anion.
Reaksi pengikatan yang terjadi dipermukaan resin:
R-OH + H2SO42H2O + R2SO4
R-OH + HClH2O + RCl
Untuk regenerasi resin digunakan NaOH, reaksi yang terjadi:
RCl + NaOH R-OH+ NaCl
R2SO4+ NaOH 2R-OH + Na2SO4
-
7/27/2019 makalah kation
48/52
Gambar 4.3.Skema Kation dan AnionExchanger
4.7.2.7.Tangki air umpan
Air umpan hasil pertukaran ion tersebut ditampung dalam tangki air umpan
(feed water tank) tempat persediaan air untuk pengisian ketel. Dilengkapi dengan
gauge glass(gelas penduga) untuk mengetahui level air. Gelas penduga harus selalu
diperhatikan setiap saat agar levelnya tetap normal.
4.7.3 Unit laboratorium
Laboratorium berfungsi untuk menetapkan mutu produk akhir maupun hasil
dari setiap stasiun kerja. Selain hasil proses tersebut juga dianalisa kadar rendemen
CPO dan kernel inti. Karena salah satu faktor maju mundurnya perusahaan
ditentukan oleh standarisasi kualitas produk yang dihasilkan. Untuk menjaga
standarisasi mutu minyak sawit dan kernel pada range dan untuk mengetahui
kehilangan beban dalam proses maka diperlukan laboratorium.
Analisa-analisa yang dilakukan di laboratorium PKS Bah Jambi antara lain
meliputi :
1. Asam lemak bebas
ALB baru terbentuk setelah buah terlepas dari pohonnya.Penyebab dominan
kenaikan ALB adalah hidrolisis dan oksidasi.Kandungan asam lemak bebas dari
-
7/27/2019 makalah kation
49/52
CPO yang dihasilkan adalah 3-5%. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kadar
ALB dalam CPO adalah :
- Tingkat kematangan buah
Semakin matang buah yang dipanen, semakin cepat naik ALB-nya.
- Transportasi
Transportasi yang lambat merupakan penyebab kenaikan ALB yang paling dominan.
- Proses pengolahan
Untuk meminimalkan ALB, buah sawit harus diolah segera setelah dipanen.
2. Kadar air
Tingginya kadar air dalam CPO akan mengakibatkan hidrolisis trigliserida secara
autokatalis yang dapat meningkatkan kadar ALB. Kadar air dari CPO yang
dihasilkan adalah 0,20%.
3. Kadar kotoran
Kadar kotoran dalam minyak sawit adalah kotoran yang tidak larut dalam heksan dan
petroleum ether. Kotoran ini dapat menyebabkan proses hidrolisis dalam minyak.
Penyebabnya adalah TBS kotor dan juga selama proses di pabrik. Kadar kotoran dari
CPO yang dihasilkan adalah < 0,020%. Mutu CPO yang dihasilkan dapat
dipengaruhi oleh kualitas panen, pengangkutan, proses pengolahan dan
penyimpanan.
4.7.4. Limbah
Limbah pada PKS Bah Jambi terdiri dari 2 jenis, yaitu limbah cair dan limbah
padat.
a. Limbah padat
Berupa cangkang sawit dan serabut (ampas) yang digunakan sebagai bahan
bakar ketel uap untuk menggerakkan turbin.
b. Limbah cair
Alat-alat untuk pengolahan limbah cair yaitu:
-
7/27/2019 makalah kation
50/52
a. Deoili ng pond
Untuk mengutip kembali sisa minyak yang masih belum terkutip didalam kolam
Fat Fit, hingga maksimum kadar minyak menjadi 0,5%.
b. Anaerobic pond
Untuk menguraikan butiran butiran minyakyang masih tersisa atau senyawa-
senyawa organik yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan
bantuan mikroorganisme. Kedalamannya 5,5 m dengan retention time lebih dari 80
hari. Kolam ini memiliki kapasitas 22.400 m3.
Di dalam kolam ini terdapat mikroba
metanogonik maka senyawa asam akan dinetralkan dengan proses dekomposisi dan
degradasi.
c. Anaerobic sedimentation pond
Untuk mengendapkan hasil penguraian butiran minyak dan padatan lain yang
berasal dari kolam anaerobik. Pada kolam ini pH berkisar 7,3. Kapasitas kolam ini
13.705 m3.
d. Facultative pond
Untuk merombak senyawa organik yang masih tersisa dari kolam anaerobik
dengan menggunakan oksigen. Kedalaman 3 m dengan retentation 25 hari. Mikroba
pada kolam ini bersifat aerobik dan berfungsi untuk menguraikan senyawa-senyawa
organik yang belum terurai pada kolam sebelumnya.
e. Aerobik pond
Dengan cara memasukkan oksigen kedalam air limbah dengan bantuan aerator.
Kedalamannya < 2m, sehingga sinar matahari masuk sampai kedasar kolam dengan
retation time > 50 hari. Kapasitas aerator 2 unit yaitu 90 m3/menit.
f . Pumps
Kapasitas pompa sirkulasi 30 m3/ jam, untuk setiap kapasitas pabrik 30 ton
TBS/jam.
g. Fat Pit
Pengutipan minyak dari sludgebuangan pabrik. Fat pit ini berupa kolam-kolam
dengan cara kerja mengendapkan minyak.
-
7/27/2019 makalah kation
51/52
h. Kolam limbah pompa
Pada kolam limbah ini minyak didapat dari hasil pressan rodos yang selanjutnya
minyak ini akan di pompa dan masuk kembali ke pabrik dan diolah kembali.
Gambar 4.4.Kolam limbah
-
7/27/2019 makalah kation
52/52
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan atas rahmat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga makalah
yang berjudul kation Exchanger ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.
Terima kasih kami ucapkan kepada Ibu Maria Paranteta ST, MT yang telah membagi
ilmunya kepada kami. Terima kasih kepada teman-teman kami yang telah memberi
semangat kepada kami dalam pembuatan makalah ini. Semoga makalah ini dapat
bermanfaat bagi kita semua dan dapat diterapkan dalam dunia industri.
Pekanaru, 22 September 2014
ttd
Kelompok 1